真空爐故障分析與維修策略

閆殳裔， 程生坤， 高 健

（中國航發北京航空材料研究院， 北京 100095）

引言

真空爐是指爐內壓力小于一個標準大氣壓的工藝處理設備，真空爐按照壓力范圍分為超高真空、高真空、中真空、低真空四種[1-2]。真空熱處理能夠提高工件質量，達到良好的材料處理能力，提高工件的耐用性能[3]。經過真空爐處理的工件，表面凈化效果好，零件使用壽命更長。真空爐在使用過程中，可能會存在故障，為此需要進行維修和檢查，以降低設備故障率，提高真空爐的工作效率，有利于正常生產[4-5]。真空爐發生故障未得到及時檢修會造成極大的安全事故，影響正常使用，這對于故障的處理提出了較高的要求[6]。本文對真空爐故障進行分析，尋找故障發生的原因，保證真空爐的正常運行。

1 真空爐的典型故障

判斷真空爐是否正常的一個重要標準是真空度的高低，在工廠生產中需要預防真空度降低現象。工業中的真空爐如圖1 所示。

圖1 真空爐

真空爐一般使用真空泵進行抽真空，真空泵是配合使用的設備，一般由機械泵與羅茨泵組合，對于真空度要求高的真空爐需要擴散泵。

1.1 真空度降低

真空爐組成一個完整的真空系統，需要各部分共同作用，才能保證真空爐正常使用。真空度降低的原因有2 個：

1）羅茨泵、機械泵負壓性能降低。真空泵長期工作可能造成內部零件的磨損與老化，老化的零件導致氣密性降低，無法達到真空度的要求。真空泵屬于精密專業部件，對工作溫度、油液顏色進行檢查可以判斷其是否存在故障。

2）設備存在泄漏點。對于真空爐而言，因爐門密封問題導致的泄露占設備泄露的80%，所以在檢查時先對爐門密封圈進行檢查。爐門密封圈容易受到磨損，從而導致泄露問題，降低真空爐的密閉性。在故障排除時，還應檢查真空爐管路、儲氣罐與真空爐接口等各種連接處。

1.2 真空熱處理后零件變色

真空爐在進行零件的熱處理時，可能導致零件出現顏色變化，根據顏色的不同可以判斷故障存在的原因。對常見的3 種顏色和對應的故障進行分析[7]，分析結果如下：

1）藍色。當真空處理后，零件呈現藍色，表示燃氣與空氣存在嚴重泄漏。藍色較淺時，表面空氣有少量泄露，當藍色較重時，表面氮氣出現泄露。泄露程度增大，顏色會變成藏青色甚至黑色。

2）黃色。零件變成黃色，表面空氣和燃氣的混合物存在泄露。泄露嚴重時，部件變成藍色。

3）綠色。部件變成綠色原因較多，包括：部件在被進行處理時并非處于干燥狀態，表面含水較多；真空爐存在泄露，不是真空狀態；換熱器出現泄露或者水套泄漏，設備中含有殘留水分；爐膛高溫，火焰逸出導致熱處理不均勻。

1.3 零件加工增碳

真空爐中進行油淬處理時，部件上出現含碳量增加。原因可能是加熱室的清潔度較低，或則送料小車的進出有殘留熱量存在熱室冷壁。殘留物在加熱時揮發，導致工件增碳。解決此問題，可以對爐膛進行清洗，選擇丙酮、三氯乙烯開展定期清洗，保證淬火油清洗干凈。

2 真空爐的預防性維護

為了避免真空爐出現故障，可以開展預防性的維護，如對設備進行故障的檢查和壓力測試，從而及早發現故障，排除故障，提高真空爐的正常工作時間，提高工作效率。

2.1 故障檢查

爐門O 形密封圈是容易損壞的部位，需要定期進行檢查，如果發現損壞，及時進行更換，避免真空爐出現真空度降低問題。

真空爐所有真空泵定期檢查，檢查項目包括工作噪聲、油位水平、油液顏色。根據檢查結果，對油液進行更換或者添加。此外，還需要檢查傳動系統是否存在老化，過濾系統的濾芯是否需要更換等。

2.2 壓力測試

進行壓力測試是直接了解真空泵是否存在問題的簡單方法，壓力測試簡易模型如圖2 所示。

圖2 壓力測試

進行壓力測試時，需保證爐子處于干燥狀態，以方便掌握測試的真實情況，根據測試結果可知真空爐的工作狀態。

3 真空爐的維修方法

在運行過程中，為了保證真空爐的可靠性需要采用合適、正確的維修方法。定期檢修、維護保養、突發事故的搶修等對于真空爐的維修至關重要。在生產過程中，以預防維修為主，盡量避免事后維修，以免造成不必要的損失。

3.1 真空爐爐體的維修保養

1）日常的維護。工作時檢查液位，保證刻度可見，能夠方便觀察；每個班組必須檢查爐體，發現潛在故障問題，及時排除。當真空爐運行一定時間，介質出口若達不到要求，需要檢查銘牌流量變化，必要時打開排氣閥，重新獲得較好的換熱效果。

2）預防性定期維修，每隔一段時間維修一次，間隔周期為半年或者一年。主要項目包括：打開煙箱門，檢查煙垢和防爆裝置；打開鍋筒，觀察是否存在結垢現象或者腐蝕，必要時，進行清理。

3）液位計總成維修，每個季度排污一次，避免液位計因阻塞失靈。檢查閥頭的氣密性，確保真空閥能夠正常工作。檢查O 形密封圈和法蘭連接處的墊片，必要時進行更換。

4）真空爐外部定期檢查內容：外接線是否牢靠，焊縫處有無裂紋；壓力表、水位計等是否存在堵塞或不能正常工作情況；閥門有無泄露，爐體盤管管線是否正常。

3.2 控制部分及其他器件維修保養

1）電動機的維修保養：檢查電機緊固件，保證電機處理緊固狀態；電機表面注意清掃，避免灰塵堆積；檢查散熱片是否正常；檢查電機工作時溫度是否過高；對電機軸承經常更換潤換脂，保證其處于良好工作狀態。

2）調壓閥的維修保養：每半年對調壓閥保養一次，主要是清洗閥口、指揮器噴嘴、擋板，往閥位指示器處滴入一滴潤滑油，清理膜頭內的輕質油等。薄膜和閥口墊根據實際使用情況，定期更換。

3）變頻器的保養，每隔三個月檢查一次，檢查內容包括內部溫度、工作環境、發熱情況、端子、過熱痕跡、主回路線路、是否存在外界劃痕等。對于電路板部分，需要根據檢查情況對其進行清掃清理。

4）交流接觸器的保養：定期檢查，用玻璃砂紙進行打磨三組觸頭，損壞嚴重的進行觸頭更換。

5）對空氣風壓開關進行定期檢查，對火焰盤、點火電極進行每年一次的清理并每隔三個月暢通一次，對燃燒器機械轉動部分進行定期檢查，防止轉動部分有異物，并定期加油潤滑。

6）燃氣閥組清洗保養：定期清理通道內的油污，保證燃氣閥管路暢通無阻塞現象。

7）燃氣過濾器的維修保養：定期保養，間隔三個月清除濾網表面污物，同時對閥內污物進行清理，如果濾網損壞及時更換。冷卻風扇、電解電容等其他器件，定期進行維修，必要時進行更換。